یک قطره روغن معین را در این آزمایش زیر نظر گرفته و سقوط آن را بررسی کنیم. هنگامی که میدان الکتریکی اعمال نمی‌شود، سقوط قطره روغن فقط در اثر نیروی ثقل زمین رخ می‌دهد. به عبارت دیگر نیروی وزن قطره موجب سقوط آن می‌گردد. از طرفی مقاومت محیط (هوا) در برابر سقوط ذره موجب می‌شود که قطره به طور مستمر شتاب نگیرد، بلکه در نهایت به سرعت ثابتی خواهد رسید، در این حالت نیروی وزن قطره ، با نیروی مقاوم در برابر سقوط آن برابر می‌شود:

بنابراین سرعت سقوط قطره مطابق رابطه زیر خواهد بود:

نیروی مقاوم در برابر سقوط قطره به اندازه قطره (شعاع قطره کروی)، سرعت آنو ویسکوزیته یا چسبندگی محیط و جرم قطره بستگی دارد.

با استفاده از معادله زیر که ارتباط بین دانسیته با جرم و شعاع قطره روغن را نشان می‌دهد.

می‌توان جرم و شعاع قطره روغن را محاسبه کرد:

حال اگر قطره روغن باردار در حضور میدان الکتریکی خارجی سقوط کند برحسب اینکه دو صفحه فوقانی و تحتانی دستگاه میلیکان به چه صورت باردار شده باشند و قطب مثبت و منفی کدامیک از آنها باشد. نیروی میدان الکتریکی بر روی فرآیند سقوط قطره تأثیر می‌گذارد و عمل سقوط را سرعت می‌بخشد و یا مانع آن می‌شود. به طور کلی سرعت سقوط قطره در این حالت را می‌توان از معادله زیر بدست آورد:

در این معادله کمیتهای معلوم هستند، بنابراین بار قطره روغن قابل اندازه‌گیری است. آزمایشهای متفاوت نشان می‌دهد که همواره مضرب صحیحی از است. این نتایج نشان می‌دهد که قطرات بار الکتریکی خاصی دارند.

بنابراین مضرب صحیحی از واحد بار الکتریکی می‌باشد (یعنی ). با توجه به اینکه در آزمایش تامسون نسبت بدست آمده است، بنابراین جرم الکترون برابر با بدست می‌آید.

با استفاده از نتایج آزمایش میلیکان و تعیین مقدار واحد بار الکتریکی و قوانین فاراده که مقدار بار یک مول الکترون را می‌دهد، می‌توان به طور مستقیم " عدد آووگادرو" را محاسبه کرد.Fعدد فاراده یا بار یک مول الکترون و بار الکترون است.

با استفاده از عدد آووگادرو می‌توان حجم و جرم اتم را محاسبه کرد. به طور مثال جرم اتم هیدروژن را می‌توان با استفاده از تقسیم جرم مولی آن بر عدد آووگادرو بدست آورد (حجم اتم هیدروژن را چگونه می‌توان اندازه گرفت؟)